Python實現掃碼工具

二維條碼作為一種資訊傳遞的工具，在當今社會發揮了重要作用。從手機使用者登入到手機支付，生活的各個角落都能看到二維條碼的存在。那你知道二維條碼是怎麼解析的嗎？有想過自己實現一個掃碼工具嗎？如果想的話就繼續看下去吧！

一、案例分析

我們先思考一下，實現掃碼工具需要寫什麼操作。在掃碼過程中我們需要開啟攝像頭，如何由手機或者電腦識別二維條碼。所以我們要實現兩個關鍵的步驟：呼叫攝像頭、識別二維條碼。

這兩個操作分別對應了兩個模組，它們就是opencv和pyzbar，其中opencv是英特爾的計算機視覺處理模組，而pyzbar則是用於解析二維條碼的模組。

二、環境

環境包括python環境和模組。我的環境如下：

系統：Windows 10
python：python 3.7.9
opencv：opencv-python-4.4.0.44
pyzbar：pyzbar-0.1.8

模組安裝很簡單，我們直接用pip安裝，先安裝opencv模組：

pip install opencv-python

然後是pyzbar模組：

pip install pyzbar

在未指定安裝版本時，系統會自動安裝最新版。安裝好模組後，我們就可以來實現掃碼工具了。

三、識別二維條碼

有了pyzbar模組後，我們識別二維條碼的工作就非常簡單了，首先需要準備一張二維條碼。有了二維條碼後就可以開始解析了，具體步驟如下：

讀取二維條碼圖片
解析二維條碼中的資料
在解析出的資料中提取data資訊

實現程式碼如下：

import cv2
from pyzbar import pyzbar
# 1、讀取二維條碼圖片
qrcode = cv2.imread('qrcode.jpg')
# 2、解析二維條碼中的資料
data = pyzbar.decode(qrcode)
print(data)
# 3、在資料中解析出二維條碼的data資訊
text = data[0].data.decode('utf-8')
print(text)

在上面我們解析了兩次，第一次獲取了一個data，我們先來看看data長什麼樣子：

[Decoded(data=b'http://weixin.qq.com/r/vC_fhynEKnRVrW3k93qu', type='QRCODE', rect=Rect(left=140, top=113, width=390, height=390), polygon=[Point(x=140, y=113), Point(x=140, y=503), Point(x=530, y=503), Point(x=530, y=113)])]

可以看到是一個列表，而且列表的第一個資料包含url的資訊。所以我們需要通過下面的程式碼再次解析：

text = data[0].data.decode('utf-8')

這樣我們就能拿到二維條碼中包含的資訊了。為了方便後續使用，可以將上面的程式碼寫成一個函數：

def scan_qrcode(img_path):
    qrcode = cv2.imread(img_path)
    data = pyzbar.decode(qrcode)
    return data[0].data.decode('utf-8')

接下來我們再看看如何呼叫攝像頭。

四、呼叫攝像頭

在opencv中提供了一個VideoCapture類用於讀取視訊，同樣可以用來呼叫攝像頭。呼叫攝像頭的步驟如下：

呼叫攝像頭
迴圈
在迴圈內讀取一幀畫面
顯示當前讀取的畫面
等待鍵盤輸入
判斷是否按退出鍵q
按了推出鍵則退出，沒按則繼續迴圈

具體程式碼如下：

import cv2
# 呼叫攝像頭
cap = cv2.VideoCapture(0)
while True:
    # 讀取一幀畫面
    ret, frame = cap.read()
    # 顯示當前幀
    cv2.imshow('scan qrcode', frame)
    # 等待鍵盤輸入
    key = cv2.waitKey(10)
    # 當按下q鍵時關閉攝像頭
    if key == ord('q'):
        break
# 銷燬所有視窗
cv2.destroyAllWindows()

你們可以自己嘗試執行一下上面的程式碼，效果就像是開啟了自己的前置攝像頭。

現在呼叫了攝像頭，我們可以把兩部分的程式碼結合起來。

五、實現掃碼工具

我們掃碼工具的主體部分是呼叫攝像頭的操作，我們需要對讀取到的每一幀畫面進行解析，當解析出結果後輸出並退出。具體程式碼如下：

import cv2
from pyzbar import pyzbar

def scan_qrcode(qrcode):
    data = pyzbar.decode(qrcode)
    return data[0].data.decode('utf-8')

cap = cv2.VideoCapture(0)
while True:
    ret, frame = cap.read()
    cv2.imshow('scan qrcode', frame)

    # 解析二維條碼
    text = None
    try:
        text = scan_qrcode(frame)
    except Exception as e:
        pass
    if text:
        print(text)
        break

    key = cv2.waitKey(10)
    if key == ord('q'):
        break
cv2.destroyAllWindows()

上面我們把scan_qrcode函數修改了一下，從原來的傳入圖片路徑到直接傳入圖片物件。因為通過VideoCapture物件獲取的圖片幀和通過cv2.imread獲取的圖片是同一資料型別。

上面關鍵步驟在解析二維條碼的操作。首先定義一個text，因為解析過程中如果沒有二維條碼會出現異常，所以用try-except語句處理。如何通過if判斷text的內容，只有當我們真正解析到了資料，程式才會輸出結果，並退出程式。

到這裡，我們就實現了掃碼工具。感興趣的讀者可以關注我的公眾號「禿頭三劍客」。